JP2018049073A - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置において、未転写トナーの回収に必要となる時間を短くするための技術を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、画像形成処理を開始すると、給紙カセットから転写ニップ部へ搬送されるシートの搬送方向のサイズを特定し、特定したシートのサイズが、転写ニップ部においてシートへ転写されるトナー画像の、シートの搬送方向におけるサイズよりも小さければ、転写バイアス制御（Ｓ１０８）を行う。転写バイアス制御では、シートの後端が転写ニップ部に到達するまでは転写バイアス電圧を転写ローラに印加し（Ｓ２０３）、当該シートの後端が転写ニップ部に到達したら、シートに転写されないトナー画像が転写ローラに転写されないように、転写バイアスの極性を反転させる制御を行う（Ｓ２０４）。
【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置及びその制御方法に関するものである。

電子写真方式の画像形成装置は、現像剤（トナー）を用いて感光ドラム上にトナー画像を形成し、当該トナー画像を記録紙等のシートに転写する。感光ドラムからシートへのトナー画像の転写は、転写ローラ等の転写部材にして転写用のバイアス電圧を印加することによって行われる。

このような画像形成装置において、シートに転写されるトナー画像に対して、当該シートの搬送方向のサイズが小さい場合、トナー画像の一部のトナーがシートに転写されずに転写ローラに転写されうる。この場合、トナーが付着した転写ローラのクリーニングを行う必要がある。特許文献１に記載の画像形成装置は、転写用のバイアス電圧とは逆極性のバイアス電圧を転写ローラに対して印加して、転写ローラに付着したトナーを感光ドラムに移動させている。更に、転写ローラに付着したトナーを感光ドラム上で回収することで、転写ローラのクリーニングを実現している。

特開平９−４４００６号公報

上述の従来技術では、感光ドラムから転写ローラへ移動したトナーを回収するために、再び転写ローラから感光ドラムへ引き戻す必要があるため、シートに転写されなかったトナーの回収に時間を要する問題がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、画像形成装置において、未転写トナーの回収に必要となる時間を短くするための技術を提供することを目的とする。

本発明は、例えば、画像形成装置として実現できる。本発明の一態様に係る画像形成装置は、トナー画像が形成される像担持体と、搬送されるシートに前記像担持体から前記トナー画像を転写するための転写バイアスが印加される転写手段と、前記シートの搬送方向のサイズが前記トナー画像の前記搬送方向のサイズよりも小さい場合に、前記像担持体に担持されている、前記シートに転写されないトナー画像が前記転写手段に転写されないようにする制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置において、未転写トナーの回収に必要となる時間を短くすることが可能になる。

画像形成装置の構成を示す概略的な断面図 画像形成装置の制御系の構成を示すブロック図 画像形成処理の手順を示すフローチャート。 転写バイアス制御（Ｓ１０８）の手順を示すフローチャート。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態の画像形成装置は、例えば、印刷装置（プリンタ）、複写機、複合機（ＭＦＰ）、及びファクシミリ装置等の、電子写真方式でシートに画像を形成する装置である。なお、複合機とは、例えば、プリント（印刷）機能、スキャン機能、複写機能及びファクシミリ機能を含む複数種類の機能のうち、少なくとも２つ以上の複数の機能を有する装置である。ここでは、画像形成装置が、印刷機能、スキャン機能及び複写機能を有するＭＦＰである場合について説明する。

＜画像形成装置（ＭＦＰ）＞
図１は、本実施形態に係るＭＦＰ１００の構成を示す断面図である。ＭＦＰ１００は、複数色のトナー（現像剤）を用いて多色画像を形成する画像形成装置であってもよいが、単色のトナーを用いて単色画像を形成する画像形成装置について説明する。ＭＦＰ１００は、シートへの画像形成を行うプリンタユニット１０１と、原稿の画像の読み取りを行うリーダユニット１０２と、読み取り対象となる原稿の搬送を行うＡＤＦユニット１０３とで構成される。なお、シートは、記録紙、記録材、記録媒体、用紙、転写材、転写紙等と称されてもよい。

プリンタユニット１０１では、給紙カセット１１０に収納されたシートＰが、ピックアップローラ１１１、給紙ローラ１１２及びリタードローラ１１３によって、１枚ずつ搬送路に給紙される。給紙カセット１１０から給紙されたシートＰは、搬送ローラ１１４によって搬送路を搬送される。シートＰは、レジストローラ対１１５の位置に達すると、停止しているレジストローラ対１１５によって斜行補正が行われる。その後、レジストローラ対１１５の回転が開始されることで、シートＰは、感光ドラム１３１と転写ローラ１３３との間の転写ニップ部へ搬送される。レジストローラ対１１５の手前には、レジストローラ対１１５の位置に達したシートを検知するレジストセンサ１１６が設けられている。本実施形態のレジストセンサ１１６は、シートの搬送路において転写ニップ部の上流側に設けられ、搬送路を搬送されるシートを検知するセンサの一例である。

プリンタユニット１０１において、レーザスキャナユニット１２０、感光ドラム（像担持体）１３１、帯電ローラ１３２、転写ローラ１３３、現像器１４０及びクリーニング部１３４は、シートＰへ画像を形成する画像形成部２１１（図２）を構成する。画像形成部２１１では、回転駆動される感光ドラム１３１の外周面が、帯電ローラ１３２の作用によって、所定の極性の電位に一様に帯電する。レーザスキャナユニット１２０は、帯電した感光ドラム１３１を光ビーム（レーザ光）によって露光する。具体的には、レーザスキャナユニット１２０は、画像情報（時系列のデジタル画素信号）に応じて変調されたレーザ光Ｌを出力し、帯電した感光ドラム１３１をレーザ光Ｌで走査することで、感光ドラム１３１上（像担持体上）に静電潜像を形成する。なお、レーザスキャナユニット１２０は、リーダユニット１０２によって原稿の画像を読み取って得られた画像データ（画像情報）、またはＰＣ等の外部装置からネットワークを介して受信した画像データに基づいて、レーザ光Ｌを出力する。

現像器１４０は、現像ローラ１４１を含み、現像器１４０内に設置されるトナー収納容器（トナーボトル）から供給（補給）されるトナーを用いて感光ドラム１３１上の静電潜像を現像してトナー画像を形成する。感光ドラム１３１上に形成されたトナー画像は、感光ドラム１３１の回転に伴って、転写ニップ部へ移動する。感光ドラム１３１と逆極性の転写バイアス電圧が転写ローラ１３３に印加されることで、感光ドラム１３１上のトナー画像は転写ニップ部においてシートＰの表面に転写される。

画像形成部においてトナー画像が転写されたシートＰは、定着器１６０内へ搬送される。定着器１６０は、定着ヒータ及び加圧ローラによって熱及び圧力をシートＰに加えることで、シートＰ上のトナー画像をシートＰに定着させる。このようにして画像が形成されたシートＰは、定着器１６０の通過後、排紙ローラ１７０によって装置外部の排紙トレイ１７１へ排紙（排出）される。

また、シートＰへ両面印刷が行われる場合には、第１面に対する画像形成が終了したシートＰは、反転フラッパ１８１の位置を通過後、排紙ローラ１７０によって逆方向に搬送され、反転フラッパ１８１によって反転搬送路１８０へ導かれる。反転搬送路１８０に導かれたシートＰは、搬送ローラ１８２，１８３によって、再びレジストローラ対１１５の位置へ搬送される。その際、シートＰは、第１面に対する画像形成の際と比較して、第１面及び第２面が反転した状態となっている。その後、シートＰは、第１面に対する上述の画像形成と同様に、第２面に対する画像形成が行われた後、排紙トレイ１７１へ排出される。

ＭＦＰ１００は、感光ドラム１３１上のトナーを回収するクリーニング部１３４を備える。クリーニング部１３４には、感光ドラム１３１上のトナーを除去するためのクリーニングブレード１３４ａが設けられている。クリーニング部１３４は、シートＰへのトナー画像の転写が終了した後に感光ドラム１３１上に残留するトナーを回収することで、感光ドラム１３１のクリーニングを行う。また、本実施形態のクリーニング部１３４は、転写ローラ１３３に付着したトナーを回収するクリーニング動作に用いられる。このクリーニング動作では、転写バイアス電圧と逆極性の逆バイアス電圧を転写ローラ１３３に印加することで、転写ローラ１３３に付着したトナーを感光ドラム１３１に移動させ、感光ドラム１３１に移動したトナーをクリーニング部１３４によって回収する。

＜ＭＦＰの制御系＞
図２は、本実施形態に係るＭＦＰ１００の制御系の構成を示すブロック図である。なお、図２には、とりわけ本実施形態に関連する構成を示している。ＭＦＰ１００は、ＣＰＵ２００、ＲＯＭ２０１、ＲＡＭ２０２及びＥＥＰＲＯＭ２０３を制御系として備えている。

ＲＯＭ２０１には、ＭＦＰ１００全体を制御するための制御プログラムが格納されている。ＲＡＭ２０２は、ＣＰＵ２００の作業領域として使用されるとともに、画像データ等の種々のデータを一時的に格納するために使用される、揮発性の記憶デバイス（メモリ）である。ＣＰＵ２００は、ＲＯＭ２０１に格納された制御プログラムをＲＡＭ２０２に読み出して実行することによって、ＭＦＰ１００全体を制御する。ＥＥＰＲＯＭ２０３は、不揮発性の記憶デバイス（メモリ）であり、種々のデータを保持するために使用される。操作部２１０は、表示部（液晶ディスプレイ等）を備え、ユーザの操作を受け付けて、ユーザの操作の内容を示す操作情報をＣＰＵ２００に送信するとともに、ＣＰＵ２００から送信される画面情報に基づいて操作画面を表示部に表示する。

ＣＰＵ２００は、上述の露光動作、現像動作、転写動作、及びクリーニング動作等を実現するために、画像形成部２１１を制御する。また、ＣＰＵ２００は、搬送路におけるシートＰの搬送制御を実現するために、搬送制御部２１２を制御する。搬送制御部２１２は、ＣＰＵ２００からの指示に従って、搬送路上に設けられている種々のローラの動作を制御する。

高圧電源２１３は、ＣＰＵ２００からの指示に従って、現像バイアス電圧を生成して現像ローラ１４１に印加するとともに、転写バイアス電圧を生成して転写ローラ１３３に印加する。また、高圧電源２１３は、ＣＰＵ２００からの指示に従って、転写バイアス電圧と逆極性の逆バイアス電圧を転写ローラ１３３に印加することが可能である。

ＣＰＵ２００には、レジストセンサ１１６から出力される信号が入力される。本実施形態では、ＣＰＵ２００は、レジストセンサ１１６によるシートの検知結果に基づいて、シートの搬送方向のサイズを特定し、当該特定したサイズが、トナー画像のサイズよりも小さいか否かを判定しうる。また、ＣＰＵ２００は、レジストセンサ１１６からの出力信号に基づいて、シートの搬送方向のサイズを特定しうる。例えば、ＣＰＵ２００は、シートの先端がレジストセンサ１１６によって検知されたタイミングから当該シートの後端がレジストセンサ１１６によって検知されたタイミングまでの時間と、当該シートの搬送速度とを乗算することで、シートのサイズを特定する。更に、ＣＰＵ２００は、レジストセンサ１１６によるシートの検知結果に基づいて、当該シートの後端が転写ニップ部に到達するタイミングを特定しうる。

＜画像サイズに基づく転写バイアス制御＞
本実施形態のＭＦＰ１００において、ＣＰＵ２００は、画像形成処理を開始すると、給紙カセット１１０から転写ニップ部へ搬送されるシートの搬送方向のサイズを特定する。更に、ＣＰＵ２００は、特定したシートのサイズが、画像形成部２１１によって形成されて転写ニップ部においてシートへ転写されるトナー画像の、シートの搬送方向におけるサイズよりも小さければ、以下の転写バイアス制御を行う。

転写バイアス制御では、ＣＰＵ２００は、シートの後端が転写ニップ部を通過した後に感光ドラム１３１上のトナー画像が転写ニップ部を通過する間に逆バイアス電圧を転写ローラ１３３に印加するよう、高圧電源２１３を制御する。具体的には、ＣＰＵ２００は、シートの後端が転写ニップ部に到達するまでは転写バイアス電圧を転写ローラ１３３に印加し、当該シートの後端が転写ニップ部に到達したら転写バイアス電圧を逆バイアス電圧に反転させるよう、高圧電源２１３を制御する。このような転写バイアス制御を行うことで、シートに転写されなかったトナーが転写ローラ１３３に付着することを防止することが可能になる。その結果、上述のような転写ローラ１３３のクリーニング動作を実行する必要が無くなり、未転写トナーの回収に必要となる時間を短くすることが可能になる。

以下では、図３及び図４を参照して、このような転写バイアス制御を含む画像形成処理の具体例について説明する。図３は、ＭＦＰ１００においてＣＰＵ２００によって実行される画像形成処理の手順を示すフローチャートである。また、図４は、図３のＳ１０８における転写バイアス制御の手順を示すフローチャートである。図３及び図４に示す各ステップの処理は、ＣＰＵ２００がＲＯＭ２０１から制御プログラムを読み出して実行することによって、ＣＰＵ２００による制御下でＭＦＰ１００において実現される。

まずＳ１０１で、ＣＰＵ２００は、画像形成処理を開始するか否かを判定し、画像形成処理を開始する場合には処理をＳ１０２へ進める。なお、ＣＰＵ２００は、外部装置から印刷ジョブを受信した場合、または操作部２１０を介して印刷ジョブの実行がユーザから指示された場合に、画像形成処理を開始する。Ｓ１０２で、ＣＰＵ２００は、シートの給紙を開始する。これにより、給紙カセット１１０からシートが搬送路へ給紙され、搬送路をシートが搬送される。

次に、Ｓ１０３〜Ｓ１０６で、ＣＰＵ２００は、搬送路を搬送されるシートの搬送方向のサイズを特定する。具体的には、Ｓ１０３で、ＣＰＵ２００は、レジストセンサ１１６によってシートの先端が検知されたか否か（即ち、レジストセンサ１１６からの出力がＯＮになったか否か）を判定する。ＣＰＵ２００は、シートの先端がレジストセンサ１１６によって検知されると、Ｓ１０４で、タイマーによる時間の計測を開始する。その後、Ｓ１０５で、ＣＰＵ２００は、レジストセンサ１１６によってシートの後端が検知されたか否か（即ち、レジストセンサ１１６からの出力がＯＦＦになったか否か）を判定する。ＣＰＵ２００は、シートの後端がレジストセンサ１１６によって検知されると、ＣＰＵ２００は、タイマーによる時間の計測を終了し、処理をＳ１０６へ進める。

Ｓ１０６で、ＣＰＵ２００は、タイマーによる時間の計測結果に基づいて、シートの搬送方向のサイズ（以下、「シートサイズ」という。）を特定する。具体的には、ＣＰＵ２００は、レジストセンサ１１６によってシートの先端が検知されたタイミングから後端が検知されたタイミングまでの計測時間と、シートの搬送速度とを乗算することで、当該シートの搬送方向のサイズを特定する。

次にＳ１０７で、ＣＰＵ２００は、Ｓ１０６で特定したシートサイズが、画像形成部２１１によって形成されるトナー画像の、シートの搬送方向におけるサイズ（以下、「画像サイズ」という。）よりも小さい（画像サイズ＞シートサイズ）か否かを判定する。ＣＰＵ２００は、シートサイズが画像サイズより小さくないと判定した場合、画像形成処理を継続することで、シートへ画像が形成されると処理を終了する。一方、ＣＰＵ２００は、シートサイズが画像サイズより小さいと判定した場合、処理をＳ１０８へ進め、転写バイアス制御を実行する。なお、本実施形態では、印刷ジョブのためにユーザによって設定されたシートのサイズが画像サイズとして用いられうる。

Ｓ１０８の転写バイアス制御では、図４のＳ２０１〜Ｓ２０６の処理が行われる。Ｓ２０１で、ＣＰＵ２００は、レジストセンサ１１６によるシートの検知結果に基づいて、当該シートの後端が転写ニップ部に到達するタイミングを特定（予測）する。例えば、ＣＰＵ２００は、シートの後端の検知タイミングから、レジストセンサ１１６の位置と転写ニップ部の位置との間の距離とシートの搬送速度とに基づいて算出できるシートの移動時間が経過するタイミングを、そのようなタイミングとして特定する。次にＳ２０２で、ＣＰＵ２００は、Ｓ２０１で特定したタイミングを、高圧電源２１３から出力される転写バイアス電圧の極性を反転させるタイミング（反転タイミング）として決定する。

その後、ＣＰＵ２００は、Ｓ２０２で決定した反転タイミングになったか否かをＳ２０３で判定し、反転タイミングになると、Ｓ２０４に進み、高圧電源２１３に転写バイアス電圧の極性を反転させ、逆バイアス電圧の転写ローラ１３３への印加を開始させる。このようにして、ＣＰＵ２００は、シートの後端が転写ニップ部に到達するまでは転写バイアス電圧を転写ローラ１３３に印加し、当該シートの後端が転写ニップ部に到達したら転写バイアス電圧を逆バイアス電圧に反転させるよう、高圧電源２１３を制御する。

ただし、トナー画像よりシートのほうが小さいため、シートの搬送速度や高圧電源２１３の応答特性に起因して、高圧電源２１３から出力される転写バイアス電圧の極性反転が反転タイミングまでに間に合わない状況も想定される。このため、Ｓ２０５で、ＣＰＵ２００は、転写バイアス電圧の極性反転が反転タイミングに間に合ったか否かを判定し、間に合った場合には転写バイアス制御を終了し、間に合わなかった場合には処理をＳ２０６へ進める。転写バイアス電圧の極性反転が反転タイミングに間に合わなかった場合、シートに転写されなかったトナーが転写ローラ１３３に付着することになる。そこで、Ｓ２０６で、ＣＰＵ２００は、上述のように、転写ローラ１３３のクリーニング動作を実行し、当該クリーニング動作の実行が完了すると転写バイアス制御を終了する。

以上説明したように、本実施形態のＭＦＰ１００では、上述の転写バイアス制御を行うことで、シートに転写されなかったトナーが転写ローラ１３３に付着することを防止することが可能になる。その結果、上述のような転写ローラ１３３のクリーニング動作を実行する必要が無くなり、未転写トナーの回収に必要となる時間を短くすることが可能になる。

なお、図４のＳ２０２以降において、転写バイアス電圧の極性を反転させることで、シートに転写されなかったトナーが転写ローラ１３３に付着することを防止していたが、転写バイアス電圧の極性を反転させなくても０（ボルト）にするだけでも転写ローラ１３３へのトナー付着を抑制することができる。その結果、上述のような転写ローラ１３３のクリーニング動作を実行する時間を短くすることができ、未転写トナーの回収に必要となる時間を短くすることが可能になる。

また、転写ニップ部の圧力を解除して感光ドラム１３１と転写ローラ１３３を離間させることで、転写ローラ１３３へのトナー付着を防止することもできる。その結果、上述のような転写ローラ１３３のクリーニング動作を実行する必要が無くなり、未転写トナーの回収に必要となる時間を短くすることが可能になる。また、感光ドラムと転写ローラとの間に転写ベルトなどの中間転写体を用いて、多重転写等により多色画像を形成する画像形成装置にも適用可能であり、その場合、中間転写体と転写ローラとの間を離間させることで転写ローラへのトナー付着を防止することができる。

１００：ＭＦＰ（画像形成装置）、１１６：レジストセンサ、１３１：感光ドラム、１３３：転写ローラ、１３４：クリーニング部、１３４ａ：クリーニングブレード、２００：ＣＰＵ、２１１：画像形成部、２１２：搬送制御部、２１３：高圧制御部

Claims (9)

1. トナー画像が形成される像担持体と、
   搬送されるシートに前記像担持体から前記トナー画像を転写するための転写バイアスが印加される転写手段と、
   前記シートの搬送方向のサイズが前記トナー画像の前記搬送方向のサイズよりも小さい場合に、前記像担持体に担持されている、前記シートに転写されないトナー画像が前記転写手段に転写されないようにする制御手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記シートの前記搬送方向のサイズが、前記トナー画像の前記搬送方向のサイズより小さい場合に、前記シートの後端が前記転写手段を通過するタイミングで前記転写バイアスの極性を反転させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記シートの前記搬送方向のサイズが、前記トナー画像の前記搬送方向のサイズより小さい場合に、前記シートの後端が前記転写手段を通過するタイミングで前記転写バイアスを０にする
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体と前記転写手段とのニップ部を離間させる離間手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記シートの前記搬送方向のサイズが、前記トナー画像の前記搬送方向のサイズより小さい場合に、前記シートの後端が前記転写手段を通過するタイミングで前記離間手段により前記像担持体と前記転写手段とのニップ部を離間させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. シートの搬送路において前記転写手段の上流側に設けられ、前記搬送路を搬送されるシートを検知するセンサを更に備え、
   前記制御手段は、前記センサによる前記シートの検知結果に基づいて、前記シートの前記搬送方向のサイズを特定し、当該特定したサイズが、前記トナー画像の前記搬送方向のサイズよりも小さいか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. シートの搬送路において前記転写手段の上流側に設けられ、前記搬送路を搬送されるシートを検知するセンサを更に備え、
   前記制御手段は、前記センサによる前記シートの検知結果に基づいて、前記シートの後端が前記転写手段に到達するタイミングを特定し、当該特定したタイミングに基づいて、前記シートの前記搬送方向のサイズが前記トナー画像の前記搬送方向のサイズよりも小さいか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体に担持されている、前記シートに転写されないトナー画像を回収する回収手段を更に備える
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御手段は、ユーザによって設定されたシートのサイズを、前記トナー画像の前記搬送方向のサイズとして使用する
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
9. トナー画像が形成される像担持体と、搬送されるシートに前記像担持体から前記トナー画像を転写するための転写バイアスが印加される転写手段と、を備える画像形成装置の制御方法であって、
   前記シートの搬送方向のサイズが前記トナー画像の前記搬送方向のサイズよりも小さい場合に、前記像担持体に担持されている、前記シートに転写されないトナー画像が前記転写手段に転写されないようにする
   ことを特徴とする画像形成装置の制御方法。

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